ICS 77.040 H 17 中华人民共和国国家标准 GB/T 4059—2018 代替GB/T4059—2007 硅多晶气氛区熔基磷检验方法 Test method for phosphorus content in polycrystalline silicon by zone-melting method under controlled atmosphere 2018-12-28发布 2019-11-01实施 国家市场监督管理总局 发布 中国国家标准化管理委员会 GB/T4059—2018 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准代替GB/T4059—2007《硅多晶气氛区熔基磷检验方法》，与GB/T40592007相比，除编 辑性修改外，主要技术变化如下： （见第1章，2007年版的第1章）； 调整了规范性引用文件，删除了GB/T1553、GB/T1554、GB/T1555、GB/T13389，增加了 GB/T1550、GB/T4060、GB/T4842、GB/T8979、GB/T11446.1—2013、GB/T24574、 GB/T24581、GB/T25915.1—2010（见第2章，2007年版的第2章）； 修改了样芯的定义，删除了“空心钻头”（见3.3，2007年版的3.3）； 修改了方法A和方法B的方法原理表述（见4.1、4.2,2007年版的4.1、4.2）； 干扰因素中酸洗和区熔操作的环境修改为“不低于GB/T25915.1一2010规定的6级洁净环 境”［见5.32007年版的第5章c）； 干扰因素中增加了样品处理过程、区熔速度、硅芯等3项对测试结果有影响的因素（见5.4、 5.6,5.7); g)]; 修改了试剂和材料中去离子水、氩气的要求（见6.3、6.4，2007年版的6.3、6.5）； 试剂和材料增加了氮气的要求（见6.5）； 无位错的N型<111）高阻硅单晶，且施主杂质含量（原子数）小于2.5X1012cm-3，碳含量（原子 对仪器设备中的“取芯设备”增加了要求［见7.1，2007年版的第7章a)]； “真空内热式区熔炉”改为“内热式区熔炉”［见7.5，2007年版的第7章d)； 仪器设备中增加了超声清洗设备、氮气与氩气纯化装置、导电类型测试仪、两探针电阻率测试 仪、低温红外光谱仪或光致发光光谱仪（见7.3、7.6、7.7、7.8、7.9）； 删除了定性滤纸、真空吸尘器、洁净室专用的手套等实验室常用材料[见2007年版的第7章 e）、第7章f)、第7章g)； 修改了取样要求（见8.2、8.4,2007年版的8.2、8.4）； 删除了“选择电阻率大于500Qcm，碳含量小于0.2×10-，无位错，晶向偏离度小于5°的 n型<111）高阻硅单晶切割制备成的籽晶”（见2007年版的10.1.1）； 版的10.1.2）； -增加了“清洗后的样芯宜用高纯氮气吹干”（见10.2.2）； 一删除了“清洁取芯钻”“用不低于10Mα·cm的去离子水清洁酸洗台”（见2007年版的10.3.1、 10.3.2); “在清洁、真空抽吸后，预热样芯”修改为“在清洁、装料、真空抽吸、充氩气后，预热样芯”（见 10.3，2007年版的10.3.3）； 修改了试验步骤中的晶棒生长内容（见10.4，2007年版的10.4)； 1 GB/T 4059—2018 -增加了“导电类型的测试按GB/T1550的规定进行”［见10.5.2a)； 修改了试验步骤中的晶棒评价内容L见10.5.2b），2007年版的10.5.2.41； 删除了晶向、晶锭结晶完整性、少数载流子寿命的测试（见2007年版的10.5.2.1、10.5.2.2、 10.5.2.3) ; 删除了允许差，增加了精密度（见第12章，2007年版的第12章）。 本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会（SAC/TC203）与全国半导体设备和材料标准 化技术委员会材料分会（SAC/TC203/SC2）共同提出并归口 本标准起草单位：江苏中能硅业科技发展有限公司、青海黄河上游水电开发有限责任公司新能源分 公司、亚洲硅业（青海）有限公司、内蒙古神舟硅业有限责任公司、新特能源股份有限公司、宜昌南玻硅材 料有限公司、洛阳中硅高科技有限公司、新疆大全新能源股份有限公司、鄂尔多斯多晶硅业有限公司、内 海新能源发展有限公司。 本标准起草人：胡伟、耿全荣、胡自强、鲁文锋、柳德发、薛心禄、蔡延国、尹东林、宗凤云、邱艳梅、 刘国霞、高明、楚东旭、刘翠、王瑞、姚利忠、梁洪、唐珊珊、王佳。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为： GB/T40591983.GB/T4059—2007 GB/T 4059—2018 硅多晶气氛区熔基磷检验方法 1范围 本标准规定了多晶硅中基磷含量的检验方法 本标准适用于在硅芯上沉积生长的多晶硅棒中基磷含量（原子数）的测定，测定范围为0.01×10l3cm-3~ 500x1013cm。 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T1550 非本征半导体材料导电类型测试方法 GB/T 1551 硅单晶电阻率测定方法 GB/T 4060 硅多晶真空区熔基硼检验方法 GB/T 4842 氩 GB/T 8979 纯氮、高纯氮和超纯氮 GB/T11446.1—2013电子级水 GB/T14264 半导体材料术语 GB/T 24574 硅单晶中Ⅲ-V族杂质的光致发光测试方法 GB/T 24581 低温傅立叶变换红外光谱法测量硅单晶中Ⅲ、V族杂质含量的测试方法 GB/T25915.1—2010 洁净室及相关受控环境第1部分：空气洁净度等级 3 术语和定义 GB/T14264界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 硅芯 siliconcore 小直径硅棒，用作多晶硅沉积的基体。 3.2 生长层 growthlayer 在硅芯上沉积生长的多晶硅层。 3.3 样芯 samplecore 从多晶硅棒上取得的圆柱体样品。 3.4 控制棒 controlrod 有均匀沉积生长层，且已知其基磷含量的多晶硅棒。 1 GB/T 4059—2018 4方法原理 4.1方法A 在氩气气氛中，将从多晶硅棒上取得的样芯经一次区熔生长为硅单晶棒后，在硅单晶棒8倍熔区位 置取样后，用低温红外光谱法或光致发光法直接测得样品的基磷含量 4.2方法B 在氩气气氛中，将从多晶硅棒上取得的样芯经一次区熔生长为硅单晶棒后，用两探针法测得硅单晶 棒的纵向电阻率，按磷的分凝在纵向电阻率分布曲线的8倍熔区位置读取数据，得到样品的N型电阻 率。结合GB/T4060测得的样品的P型电阻率并计算出基硼含量，或根据低温红外光谱法或光致发光 法直接测得样品的基硼含量，再根据基硼含量与N型电阻率，推算出样品的基磷含量。 5干扰因素 5.1有裂纹的、高应力的或深处有树枝状晶体生长的多晶硅棒，在取样过程中易破碎或裂开，因此不能 用于取芯制样。 5.2有裂纹的样芯在清洗或腐蚀时不能将杂质完全有效地去除，且在区熔过程中易碎，因此不能用于 测试。 5.3酸洗和区熔应在不低于GB/T25915.1一2010规定的6级洁净环境中进行，以减少环境带来的 杂质。 5.4酸洗用的器血、酸液和去离子水纯度、腐蚀速度、腐蚀温度、腐蚀后的干燥方式、样品暴露时间都可 能带来沾污或影响腐蚀效果，应加以控制。 5.5区熔炉壁、线圈、垫圈、夹具使用前应进行有效地清洁，避免带来沾污。 5.6区熔炉内的真空度、氩气纯度、区熔速度会对测试结果产生影响。 5.7硅芯品质、多晶硅棒品质以及硅芯与多晶硅棒截面积比，会对多晶硅产品质量产牛影响，计算多 晶硅棒基磷含量时，是否计人硅芯样芯的基磷含量，由供需双方协商确定。 6试剂和材料 6.1 硝酸：优级纯及以上。 6.2氢氟酸：优级纯及以上。 6.3去离子水：纯度等于或优于GB/T11446.1—2013中的EW-Ⅱ级。 6.4氩气：符合GB/T4842中高纯氩的规定。 6.5氮气：符合GB/T8979中高纯氮的规定。 6.6 籽晶应为无位错的N型<111)高阻硅单晶，且施主杂质含量（原子数）小于2.5×1012cm-3，碳含量 （原子数）小于5×1015cm-3，晶向偏离度小于5 7仪器设备 7.1取芯设备：可取出直径为15mm~20mm且长度不小于100mm的多晶硅样芯。 7.2酸洗台，配有排酸雾设施和盛酸、去离子水的用具。 7.3超声清洗设备。 2